[Moritz : a,f,xo,yo,zo] system. frame

Transcript

1 Καθηγητής στο ΤΑΤΜ-ΑΠΘ HTRS07: Το Γεωδαιτικό Σύστηµα Αναφοράς για το Ηµερίδα ΠΣ ΑΤΜ & ΚΤ/ΑΕ Αθήνα 24/2/2009

2 Συστήµατα & ΠλαίσιαΑναφοράς Τρείς από τις θεµελιώδεις έννοιες της Γεωδαισίας : (γεωδαιτικό) datum [Moritz : a,f,xo,yo,zo] (γεωδαιτικό) σύστηµααναφοράς / reference system [Βέης : το datum, το δίκτυο και το προβολικό σύστηµα αποτελούν µέρη τουεγσa ] το (γεωδαιτικό) πλαίσιοαναφοράς / reference frame [IAG-EUREF & EuroGeographics : ένασύνολοχ,υ,ζ υπολογισµένο σε κάποιο σύστηµα αναφοράς και αναφερόµενο σε συγκεκριµένη εποχή ]

3 ΕΓΣΑ87 (Γ. Βέης / ΟΚΧΕ,1987) Ένα Γεωδαιτικό Σύστηµα Αναφοράς (ΓΣΑ) στην κλασσική γεωδαισία: Ορίζεται µε την επιλογή ενός (γεωδαιτικού) datum, που δίνει αρχικές συντεταγµένες σε ένα σηµείο και τις διαστάσεις ενός ελλειψοειδούς αναφοράς. Ο προσανατολισµός επιτυγχάνεται µε αστρονοµικές µεθόδους. Υλοποιείται µε τις µετρήσεις ενός γεωδαιτικού δικτύου, τη συνόρθωσή του και τον υπολογισµό των συντεταγµένων (φ,λ) των κορυφών του στο νέο datum. Εφαρµόζεται µε την απεικόνιση (ή προβολή) του ελλειψοειδούς σε ένα επίπεδο που δίνει τις επίπεδες συντεταγµένες (Χ,Υ) του δικτύου. Χρησιµοποιείταιµετηνεξάρτηση (καιεντοπισµό) τωνγεωδαιτικών, τοπογραφικών και χαρτογραφικών εργασιών στο δίκτυο και τη χρήση των συντεταγµένων των κορυφών του. Εποµένως, το datum, το δίκτυο και το προβολικό σύστηµα αποτελούν µέρη του ΕΓΣ.

4 Συστήµατα & ΠλαίσιαΑναφοράς ιεθνώς, γίνεται χρήση των όρων: «σύστηµα αναφοράς» και «πλαίσιο αναφοράς» (reference system και reference frame). Έναπλαίσιοαναφοράς συναρτάταιµεµιαχρονικήστιγµή (εποχή) στην οποία αναφέρονται οι συντεταγµένες [π.χ. ETRS89, ΕTRF2005 (t=2007.5) ]. Η έννοια του datum είναι «φωλιασµένη» στην έννοια του συστήµατος αναφοράς.

5 Συστήµατα & ΠλαίσιαΑναφοράς Το «σύστηµα αναφοράς» είναι ένα σύνολο από Συµβάσεις (π.χ. οάξοναςπεριστροφήςτηςγης), Πρότυπα (π.χ. το ελλειψοειδές αναφοράς), µοντέλα (π.χ. γεωδυναµικά / τεκτονικάµοντέλα), και σταθερές (π.χ. ηταχύτητατουφωτός), που όλα µαζί χρησιµοποιούνται για τον καθορισµό της θέσης ενός σηµείουστοχώρο. Προκειµένου, όµως, το σύστηµα αναφοράς να είναι προσβάσιµο και χρησιµοποιήσιµο από τους χρήστες, απαιτείται η γνώση των συντεταγµένωνσεένασύνολοσηµείων. Οισυντεταγµένεςαυτές, µάλισταθαπρέπεινααναφέρονταισεµιαχρονικήστιγµή (εποχή) καιπαράλληλαναδίνονταικαιταστοιχείατηςκίνησης (ταχύτητες) του κάθε σηµείου, λόγω γεωδυναµικών / τεκτονικών φαινοµένων. Η λύση για ένα σύνολο σταθµών σε µια γεωγραφική περιοχή αποτελεί ένα «πλαίσιοαναφοράς».

6 σταθµοίτης EUREF, γιατην υλοποίηση του ETRS89 µέσωτων πλαισίων ETRFxx

7 Ελληνικοί σταθµοί EUREF : AUT1, NOA1, TUC2 (σύντοµα και ένας 4 ος στην Ξάνθη)

8 Ελληνικοίσταθµοί EUREF TUC2 AUT1 NOA1

9 Σύγχρονα Παγκόσµια & Ευρωπαϊκά Συστήµατα και Πλαίσια Αναφοράς ITRS [ ITRF88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 96, 97, (20)00και (20)05] ETRS [ETRF89, 90, 91, 92, 93, 94, 96, 97, (20)00και (20)05] ETRF89 (t=1989.0) ταυτίζεταιµετο ITRF89 (t=1989.0) Σε κάθε σηµείο αποδίδεται Θέση, Ταχύτητα και ακρίβειες σε συγκεκριµένη εποχή (t) και πλαίσιο αναφοράς, π.χ. (AUT1) ITRF ± ± ± ± ± ± cm/year ETRF ± ± ± ± ± ± cm/year Σηµείωση 11/2008 Οι παραπάνω ITRF05 έχουν αλλάξει, ενώ το ETRF05 ΕΝ διατίθεται πλέον! Υπάρχουν οι τιµές στο ETRF2000(2000.0) διαφοροποιηµένες +/- 5 mm!!!

10 Z. Altamimi,, EUREF Symposium, London, June 2007

11 ETRF2005 / Τιµές 4/12/2007!!! AUT cm/y NOA cm/y TUC cm/y Dionysos 3.1 cm/y Z. Altamimi,, EUREF Symposium, Frankfurt, Nov/2006

12 Hollenstein-Geiger Geiger-Khale-Veis (GJI/2006) Οριζόντιες «τροχιές» σταθµών GPS αναφορικά µετην Ευρασιατική πλάκα Επιβεβαίωση και µε δεδοµένα ( ιήµερο HEPOS στη Θεσσαλονίκη)

13 Ο AUT1 παρουσιάζει τη µικρότερη ταχύτητα (1cm/y) σε σχέσηµετον NOA1 (2.8cm/y) καιτον TUC2 (3cm/y). εδοµένα από το 2005 µέχρι το 2009

14 ETRS89 European Terrestrial Reference System of 1989 Ορισµός : The IAG Subcommision for the European Reference Frame (EUREF), following its Resolution 1 adopted in Firenze meeting in 1990, recommends that the terrestrial reference system to be adopted by EUREF will be coincident with ITRS at the epoch and fixed to the stable part of the Eurasian Plate. Υλοποίηση : (A) Χρησιµοποιώντας υλοποιήσεις στο ITRS : Για κάθε πλαίσιο ITRFyy αντιστοιχεί ένα πλαίσιο στο ETRS89 µε όνοµα ETRFyy. Οι ακόλουθες επιλύσεις ETRF είναι σήµεραδιαθέσιµες: ETRF89 ETRF90 ETRF91 ETRF92 ETRF93 ETRF94 ETRF96 ETRF97 ETRF2000 (συνιστάται ως πλαίσιο, µετά την έκδοση 7 του Memo, 24/10/2008) ETRF2005 (Πλαίσιο του HEPOS. Άλλαξε σε ETRF2000(R05) στα τέλη του 2008) ETRF2000(R05) (έχει προκύψει από το ITRF2005, αλλά συνιστάται το ETRF2000) (B) Με µετρήσεις GPS χρησιµοποιώντας πρόσφατες ITRFyy συντεταγµένες σταθµών και ακριβείς εφηµερίδες IGS τροχιών, ακολουθώντας την επίσηµη διαδικασία των Boucher Altamimi (memorandum) για τον µετασχηµατισµό στο ETRFyy.

15 Μετασχηµατισµός ITRFyy > ETRFyy Ακολουθείται η διαδικασία του «Μνηµονίου» των Boucher/Altamimi (έκδοση #7, 24/10/2008) Οι έξι (6) παράµετροι στην εξίσωση εκδίδονται «επισήµως» Χρησιµοποιούµεπρόσφατεςλύσειςγιατουςσταθµούςαναφοράς (EUREF) π.χ. ITRF2000 (t0=2000.0) Μετασχηµατισµός στην εποχή των παρατηρήσεων (tc= ) µέσω ταχυτήτων Επεξεργασία των παρατηρήσεων µε ακριβείς IGS τροχιές Επίλυση του δικτύου µε ελάχιστες δεσµεύσεις Εφαρµογή του µετασχηµατισµού (προσοχή στα πρόσηµα): X E YY 0 R& 3 2 YY R& YY I I ( tc ) = X YY ( tc ) + TYY + R& 3YY 0 R& 1YY X YY ( tc ) ( tc ) R& YY R& YY Τέλος, εάν διαθέτουµε αξιόπιστες ταχύτητες, µετασχηµατίζουµε τις συντεταγµένες στην εποχή

16 Βοηθητικό Λογισµικό : ITRFyy <> ETRFxx (Boucher-Altamimi MEMO)

17 ΕπιλογήΣυστήµατοςΑναφοράς Ως ΣΑ επιλέγεται το ETRS89 (πλαίσιο ETRF2005) στη µέση εποχή των παρατηρήσεων για τη δηµιουργία του HEPOS (epoch ). Κωδική ονοµασία : HTRS07. Η επιλογή αυτή : εισάγειτηνελληνικήγεωδαιτικήπρακτικήστιςτρείςδιαστάσεις, χωρίς τον δυισµό (2+1) του παρελθόντος, επιτρέπει, χάρις στα διαρκώς εξελισσόµενα και αναπτυσσόµενα συστήµαταεντοπισµούθέσης (GPS, GLONASS, Galileo), ακρίβειες στο επίπεδο του 0.01m, ενιαίες για όλη την Ελλάδα, είναι σε συµφωνία µε τις Ευρωπαϊκές Οδηγίες (π.χ. INSPIRE) αλλά και µε τις επιλογές άλλων ευρωπαϊκών χωρών, εξασφαλίζει συµβατότητα µε τις εκτελεσθείσες µελέτες LSO-VLSO, για τις οποίες έχουν χορηγηθεί (από την ΤΕ.ΒΟ. ΕΜΠ) συντεταγµένες στο ETRF89, εξασφαλίζει τις µικρότερες δυνατές µεταβολές των συντεταγµένων στα σηµεία της Ελληνικής επικράτειας, είναι υλοποιήσιµη σύµφωνα µε την αυστηρή και διεθνώς αποδεκτή διαδικασία (Memo Boucher/Altamimi, έκδοση ), αγνοώντας (προς το παρόν) τις τεκτονικές ταχύτητες, είναισυµβατήµετολογισµικόπουεγκαταστάθηκε (Οκτώβριος 2007) από τον Ανάδοχο (έργο HEPOS_SUPPLY) για τη λειτουργία του συστήµατος.

18 Στηνοµάδατων 15 APOS Αυστρία ETRS89 SAPOS SWIPOS SIGNAL SKPOS Γερµανία Σουηδία Σλοβενία Σλοβακία ETRS89 ETRS89 ETRS89 ETRS cm ιαφορές στα σύνορα STPOS Ιταλία ETRS89 AGNES/swipos & SWISSAT Ελβετία ETRS89 NETPOS / 06-GPS Ολλανδία ETRS89 from ITRF2000 (t=2002.5) FLEPOS / WALCORS Βέλγιο ETRS89 OS RTK Μ. Βρεττανία ETRS89 + grid corrections GPSnet.dk ανία ITRF92 t= GPSnet.fi Φινλανδία ITRF96 t= SATREF / CPOS Νορβηγία ITRF93 t= SWIPOS Σουηδία SWEREF-99 ITRF97 t= ERGPS TERIA CZEPOS Ισπανία Γαλλία Τσεχία Αναπτύσσονται

19 INSPIRE Οδηγία INSPIRE (EK/2/ /3/2007), ενεργή από την 15η/5/ Use ETRS89 coordinate reference systems [ETRS-TMzn], for conformal pan- European mapping at scales larger than 1:500,000

20 ΠροβολικόΣύστηµα (TM07) Ως διδιάστατο Σύστηµα Συντεταγµένων (grid) ορίζεται η Εγκάρσια ΜερκατορικήΠροβολήµεταπαρακάτωστοιχεία: κεντρικόςµεσηµβρινός : λ0 = 24 A συντελεστήςκλίµακαςσελ=24οa : k0 = πλάτοςαναφοράς : φ0= ''.00 προσθετικήσταθεράστο X : X0= µέτρα προσθετικήσταθεράστο Y : Y0= µέτρα Ειδικότερα για το Καστελόριζο χρησιµοποιείται η Εγκάρσια Μερκατορική Προβολή µε τα παρακάτω στοιχεία: κεντρικόςµεσηµβρινός : λ0 = 30 A συντελεστήςκλίµακαςσελ=30οa : k0 = πλάτοςαναφοράς : φ0= ''.00 προσθετικήσταθεράστο X : X0= µέτρα προσθετικήσταθεράστο Y : Y0= µέτρα Ως ελλειψοειδές αναφοράς χρησιµοποιείται το GRS80, όπως και στο ΕΓΣΑ87. Η θέση του κέντρου του ελλειψοειδούς είναι πλέον πρακτικά στογεώκεντρο, ταυτίζεταιδηλαδήµετοκέντροτουεtrs89.

21 AUT1 στο ETRS89 ETRF cm ETRF cm / ETRF cm cm /12/ HTRS07 >>>> αλλαγή θέσης < 20cm σε 20 χρόνια!

22 AUT1 TUC2 ITRF05/ETRF05 Σύγκριση των «επίσηµων» τιµών µε τις υπολογιζόµενες AUT1 ITRF ITRF ETRF TUC2 διαφ. ITRF ITRF ΛύσηΑΠΘ mm ETRF ΑΠΘ cm ΑΠΘ (B/A) mm

23

24 σηµεία

25 Αττική

26 Τµηµατική Συνόρθωση για τους Σταθµούς Αναφοράς Ελάχιστες δεσµεύσεις 24ωρες παρατηρήσεις Ακριβείς τροχιές AUT1 : fixed NOA1,TUC2 : check

27 AUT1 : fixed Έλεγχοςστους NOA1 & TUC2 Ενδεικτική Επίλυση ΑΠΘ στο ETRF2005 AUT NOA TUC (t= ) «επίσηµες» EUREF στο ETRF2005 (t= ) TUC ιαφορά θέσης στο επίπεδο του εκατοστού (σε όλες τις επιλύσεις)

28 Συνολική Συνόρθωση για τους 98 Σταθµούς HEPOS Ελάχιστες δεσµεύσεις 48ωρες παρατηρήσεις (ηµέρες 292,293) Ακριβείς τροχιές 5050 βάσεις! 30 ΩΡΕΣ processing time! 20 δευτερόλεπτα συνόρθωση! 15mm rms διαφορά µε λύση TERRASAT

29 Παράµετροι Bernese Preprocessing : Triple Differences Cutoff angle : 3 degrees Data sampling : 30seconds preprocessing / 180 seconds final Processing : Ionosphere-free double differences Antenna calibrations : IGS05 model absolute values Troposphere : Dry-Neill Ionosphere : Regional model computation Datum definition : Eight (8) EUREF stations Orbits : IGS final orbits and ERP parameters Planetary Ephemeris : DE200 Ocean loading : Onsala FES2005 model Tidal model : Solid earth IERS 1996 conventions

30 Προσοχήστις «κεραίες» Στα εµπορικά λογισµικά πρέπει να λαµβάνουµε υπόψη µε µεγάλη σχολαστικότητα τον τύπο της κεραίας που χρησιµοποιήσαµε για τη συλλογή των δεδοµένων και να τον δηλώνουµε κατάλληλα κατά την επεξεργασία.

31 Σύγκριση IGE -ΑΠΘ 1. Στη λύση του Αναδόχου συµπεριελήφθη και ο νέος σταθµός 018Β. 2. Και οι δύο λύσεις, διατηρούν τις συντεταγµένες του AUT1 στις τιµές της EUREF στο ETRF2005 για την εποχή αφού ελήφθησαν υπόψη τα offsets που ζητήσαµε για τη µετάθεση από ITRF2005/ > ETRF2005/ : Οι διαφορές της λύσης του Αναδόχου σε σχέση µε τη λύση του ΑΠΘ (ETRF2005/2007.5) είναι στο επίπεδο του εκατοστού, µε εξαίρεση τους σταθµούς 060Α, 063Α, 068Α (3.5 εκατοστά), πού οφείλονται, όχι µόνο στο λογισµικό, αλλά και στη χρονική διάρκεια των δεδοµένων (weeks 1448 & 1449 = 14 ηµέρες, έναντι 2 ηµέρες δεδοµένων του ΑΠΘ). Επισηµαίνουµε ότι οι τρείς σταθµοί είναι στην Αν. Πελοπόννησο Λευκάδα.

32 1 η λύσηστο ETRF2005 : GARA (L1) από 31,32,33 (HEPOS) 10 Μαϊου λεπτάπαρατηρήσεις Μονόσυχνος δέκτης (L1) Ashtech Solutions 2.70

33 2 η λύσηστο ETRF2005 : GARA (L1) από AUT1 Επίλυση µε TTC ιαφορά στον GARA 2 cm!

34 ίκτυοθεσ/νίκη -Χαλκιδική ETRF2005 / ιαφορέςµετοπμσ 2.2 cm (3D)

35 Λογισµικό HTRS07 <> ΕΓΣΑ87

36 H=h-N στοσηµείο ορθοµετρικόη(γυσ) = (υ.β.) = Μετρηθέν (HTRS07) h = EGM08 [ZT+ W(-0.442)+bias(-0.377)] N = Προκύπτον Η = cm Μετασχηµατισθέν στο ΕΓΣΑ87 h = χάρτης γεωειδούς (ΟΚΧΕ) Ν = Προκύπτον Η = cm